關(guān)于電路設(shè)計中的電源紋波抑制和減少的一些好的方法

隨著全球多樣化的發(fā)展，我們的生活也在不斷變化著，包括我們接觸的各種各樣的電子產(chǎn)品，那么你一定不知道這些產(chǎn)品的一些組成，比如紋波。說到紋波，我們一直想做到抑制或減少它。但是理想化和實際中還是存在一定差距，在一定的環(huán)境下紋波是存在的。下面我們知曉下電源紋波抑制和減少的最有效的方式!

1.增加電感和輸出電容器濾波：根據(jù)開關(guān)電源的公式，電感器中的電流波動與電感值成反比，輸出紋波與輸出電容器值成反比。因此，增加電感值和輸出電容值可以減少紋波。類似地，輸出紋波與輸出電容之間的關(guān)系為：vripple = Imax /(Co×f)?？梢钥闯觯黾虞敵鲭娙葜悼梢詼p小紋波。

通常的做法是將鋁電解電容器用作輸出電容器，以實現(xiàn)大容量。但是，電解電容器在抑制高頻噪聲方面不是很有效，ESR相對較大，因此陶瓷電容器將與其并聯(lián)連接，以彌補鋁電解電容器的不足。同時，當(dāng)開關(guān)電源工作時，輸入端子上的電壓Vin不變，但是電流隨開關(guān)而變化。此時，輸入電源將無法很好地提供電流。通常，它靠近電流輸入端子(對于BucK型，靠近SWITcH)，并聯(lián)電容器提供電流。

上述方法在減小波紋方面受到限制。由于體積的限制，電感不會很大。輸出電容增加到一定程度，減小紋波效果不明顯。增加開關(guān)頻率將增加開關(guān)損耗。因此，當(dāng)要求相對嚴(yán)格時，此方法不是很好。有關(guān)開關(guān)電源的原理，請參閱各種開關(guān)電源設(shè)計手冊。

2.二級濾波是增加一級LC濾波器：LC濾波器對噪聲紋波的抑制效果更明顯。根據(jù)要去除的紋波頻率，選擇合適的電感和電容形成濾波電路，通?？梢詼p小小紋波。如果在LC濾波器(Pa)之前選擇了采樣點，則輸出電壓將降低。因為任何電感器都具有直流電阻，所以當(dāng)有電流輸出時，電感器兩端將出現(xiàn)壓降，從而導(dǎo)致電源輸出電壓降低。并且該電壓降隨輸出電流而變化。

在LC濾波器(Pb)之后選擇采樣點，這樣輸出電壓就是我們想要的電壓。但這會在電源系統(tǒng)內(nèi)部引入電感器和電容器，這可能會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。關(guān)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性，已經(jīng)介紹了許多材料，因此在此不再詳細介紹。

3.切換電源輸出后，連接到LDO濾波器：這是減少紋波和噪聲的最有效方法。輸出電壓是恒定的，不需要更改原始的反饋系統(tǒng)，但這也是最昂貴，功率最高的方法。任何LDO都有一個指標(biāo)：噪聲抑制比。它是一條頻率-dB曲線，如右圖所示是Linear Technology LT3024的曲線。

減少波紋。開關(guān)電源的PCB布局也很關(guān)鍵，這是一個非常強大的問題。有專門的開關(guān)電源PCB工程師。對于高頻噪聲，由于高頻和大振幅，盡管后置濾波器具有一定的作用，但作用并不明顯。在這方面有專門的研究，簡單的方法是在二極管或串聯(lián)電感器上并聯(lián)一個電容器C或RC。

4.二極管上的并聯(lián)電容C或RC：高速開關(guān)二極管時應(yīng)考慮寄生參數(shù)。在二極管反向恢復(fù)期間，等效電感和等效電容成為RC振蕩器，從而產(chǎn)生高頻振蕩。為了抑制這種高頻振蕩，必須在二極管兩端并聯(lián)連接一個電容C或RC緩沖網(wǎng)絡(luò)。電阻通常為10Ω-100Ω，電容為4.7pF-2.2nF。

二極管上并聯(lián)的電容器C或RC的值只能在反復(fù)試驗后確定。如果選擇不正確，將導(dǎo)致更嚴(yán)重的振蕩。如果對高頻噪聲的要求嚴(yán)格，則可以使用軟開關(guān)技術(shù)。有很多書籍專門介紹軟交換。

5.在二極管(EMI濾波器)之后連接電感器：這也是抑制高頻噪聲的常用方法?？紤]到噪聲的頻率，選擇合適的電感分量也可以有效地抑制噪聲。需要說明的是，電感的額定電流必須符合實際要求。更簡單的方法將不再詳細說明。

在研究設(shè)計過程中，一定會有這樣或著那樣的問題，這就需要我們的科研工作者在設(shè)計過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗，這樣才能促進產(chǎn)品的不斷革新。